飛翔的眼睛

編者按

伊拉克戰(zhàn)爭中，盡管美軍對伊軍布防情況了如執(zhí)掌（通過偵察衛(wèi)星），可在城鎮(zhèn)中遇到伊軍零星抵抗時，不得不報告上級請求空中偵察及火力支援。這一舉動既延誤戰(zhàn)機又有損于美軍的整體形象，其主要原因是對敵地面小規(guī)模防御體系缺乏有效的偵察手段。但這一現(xiàn)象很快就得到了改變，隨著各種單兵用無人機陸續(xù)研制及裝備部隊，連、排及班一級步兵分隊將擁有靈活機動的戰(zhàn)場微型偵察無人機。它們將利用先進的偵察技術(shù)和信息傳輸技術(shù)實時地將圖象傳遞給連、排指揮車，為戰(zhàn)術(shù)行動提供第一手情報。

在科索沃、阿富汗和伊拉克的幾次戰(zhàn)爭中，微型無人機都充分顯示了其價值，這只飛翔的眼睛不但可以告訴士兵山上藏有什么，還可以測繪地形、引導(dǎo)導(dǎo)彈飛向目標(biāo)、發(fā)現(xiàn)化學(xué)武器或探測敵人的雷達(dá)。微型無人機為監(jiān)視設(shè)施提供了尺寸更小、使用更靈活、更不易被發(fā)現(xiàn)的平臺，不再需要偵察員去冒生命危險，而且比有人駕駛的飛行器更便宜、耐用。

近年來，微型無人機在尺寸、質(zhì)量、作戰(zhàn)距離和高度上不斷有所改進。

在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭期間，美軍使用的微型無人機，如航宇環(huán)境公司的 FQM-151A“瞄準(zhǔn)手”無人偵察機只有4kg。微型無人機通常通過手持發(fā)射，起飛質(zhì)量從10g～100kg不等，并主要用于執(zhí)行排級的短程戰(zhàn)術(shù)偵察任務(wù)。微型無人機攜帶的有效載荷質(zhì)量一般為50g左右。

師旅級執(zhí)行戰(zhàn)場監(jiān)視和目標(biāo)截獲任務(wù)的戰(zhàn)術(shù)無人機質(zhì)量通常為150～500kg，根據(jù)無人機尺寸大小不同，所攜帶載荷質(zhì)量為20～100kg不等。

參數(shù)的大小與無人機執(zhí)行的任務(wù)密切相關(guān)。例如，尺寸大的無人機可以容納更大的載荷艙，從而使傳感器的集成相對容易。固定翼和較大的無人機一般可為執(zhí)行偵察任務(wù)提供更為穩(wěn)定的平臺，而尺寸較小的和旋轉(zhuǎn)翼或垂直起降無人機則具有更好的機動性。

早期戰(zhàn)術(shù)無人機的續(xù)航時間受所攜帶膠卷數(shù)量的限制，并且飛機返回基地以及更換膠卷影響了所獲圖像的及時性。現(xiàn)在，數(shù)字光電及紅外傳感器取代了早期的照相機和紅外行掃描器，使無人機在指定位置就能提供實時或近實時的圖像。

對于未來作戰(zhàn)系統(tǒng)無人機以及后繼機的設(shè)計，美國陸軍計劃研制帶有集成激光測距儀和激光指示功能的光電與紅外傳感器。系統(tǒng)收集的圖像在無人機上先進行預(yù)處理，然后由地面處理設(shè)備進行處理。其數(shù)據(jù)的輸出將更適合于自動目標(biāo)識別設(shè)備，能夠定位易逃脫的和偽裝的目標(biāo)。

★合成孔徑雷達(dá)技術(shù)★

合成孔徑雷達(dá)將是高科技的產(chǎn)物，該技術(shù)將雷達(dá)的全天候工作能力與接近照片質(zhì)量的圖像清晰度結(jié)合起來，從而比光電和紅外傳感器具有更大優(yōu)越性。目前由于其質(zhì)量過大和能耗過高，只能裝在較大的無人機上，但未來的發(fā)展趨勢是將其應(yīng)用到更小的無人機上。

現(xiàn)有無人機的合成孔徑雷達(dá)的質(zhì)量正在越變越小。通用原子公司研制的 APY-8“山貓”合成孔徑雷達(dá)采用了美國桑迪亞國家實驗室的技術(shù)。桑迪亞的樣機雷達(dá)質(zhì)量為220kg，通用原子公司將其減少到了52kg，為該公司“徘徊者II” 無人機設(shè)計的測距雷達(dá)減少到了45kg左右。與此同時，桑迪亞實驗室正在研制一種微型合成孔徑雷達(dá)，質(zhì)量將不超過14kg，達(dá)到“山貓”雷達(dá)100mm的地面分辨率，探測距離約15km。歐洲航空防務(wù)系統(tǒng)公司研制的微型合成孔徑雷達(dá)質(zhì)量已經(jīng)不到4kg，圖像分辨率為50cm。成像微型傳感器公司宣布已研制成功一系列高分辨率的超輕型合成孔徑雷達(dá)：用于微型無人機的微型合成孔徑雷達(dá)質(zhì)量只有150g，用于戰(zhàn)術(shù)無人機的小型合成孔徑雷達(dá)質(zhì)量也僅5.4kg，分辨率分別為 300cm和100cm。

另一項大有發(fā)展前景的技術(shù)是將合成孔徑雷達(dá)獲得的數(shù)據(jù)與從其他傳感器接收的數(shù)據(jù)進行合成。2003年5月，由美國陸軍無人機、機器人和無人操縱傳感器3 個項目辦公室共同進行的試驗使用了2架無人機，其中一架安裝合成孔徑雷達(dá)/ 移動目標(biāo)指示器傳感器，另一架安裝標(biāo)準(zhǔn)光電/紅外傳感器。操作者通過雷達(dá)探測和定位靜止的和運動的目標(biāo)，然后通過光電/紅外傳感器確認(rèn)目標(biāo)。

★信號情報系統(tǒng)★

安裝在微型無人機上的信號情報系統(tǒng)具有比許多陸基或艦基系統(tǒng)更遠(yuǎn)的探測距離。不過，信號情報系統(tǒng)的工作范圍較窄，因而其作戰(zhàn)使用是很有限的。信號情報系統(tǒng)通常作為傳感器組件的一部分，由能夠攜帶合成孔徑雷達(dá)載荷同樣級別的無人機攜帶。

2000年12月，安裝試驗型通信情報系統(tǒng)的RQ-5A“獵人”戰(zhàn)術(shù)無人機成功地對分布在亞利桑那州40km2范圍內(nèi)不同種類的無線電信號進行定位。

2003年10月底至11月初，6架帶有電子情報系統(tǒng)的RQ-4A演示機組由德國海軍諾德赫茲基地起飛并獲得成功。

最近，質(zhì)量更輕的信號情報系統(tǒng)由兩個以色列公司研制成功，即艾利莎電子系統(tǒng)公司研制的AES-210/V電子情報系統(tǒng)和拉斐爾公司的電子情報系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)質(zhì)量分別為22kg左右和15kg以下。

★即插即用★

模塊化概念越來越受到重視，因為這將使無人機上的單個或多個傳感器能夠進行更換，以滿足單個或系列任務(wù)的需要。

從理論上講，這些傳感器是完全可以互換的，可使無人機執(zhí)行不同任務(wù)或有新的傳感器時能夠迅速進行重新配置。

然而，如同個人計算機增加擴展卡那樣，無故障的互換硬件還只是一種理想狀況。

研制“即插即用”型傳感器所面臨的問題之一是不能將傳感器組合成通用的機械配置，且也受到工藝條件的限制，例如，合成孔徑雷達(dá)的發(fā)送與接收天線不得不相隔一些距離安裝。

無人機及其傳感器的發(fā)展速度還會加快，這是因為基于激光器技術(shù)的雷達(dá)能夠準(zhǔn)確生成目標(biāo)的三維圖像，這是一種能夠提供準(zhǔn)確的目標(biāo)自動識別的技術(shù)。

2003年2月，美空軍研究試驗室提出了一個計劃方案，演示安裝在無人機上的三維成像激光雷達(dá)。2003年7月，洛克希德·馬丁公司獲得一項377萬元的合同，開始“捕食者”無人機成像激光雷達(dá)的研究工作。大約在2005年，美國陸軍將開始對“獵人”戰(zhàn)術(shù)無人機進行激光雷達(dá)試驗。

研究人員已經(jīng)開始研究制造昆蟲大小的無人機的可能性。從理論上講，這些微型無人機可以由單個士兵發(fā)射，繞墻角飛行或飛入窗戶或掩體中。

微型無人機的研究才剛剛開始顯露，今后還有許多的工作要做。